[發明專利]產生矢量光束并實現焦場定制的方法及系統

有效

• 申請號: 202110073017.X
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112859355B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 周樸;張雨秋;侯天悅;常琦;常洪祥;馬鵬飛;粟榮濤;吳堅;馬閻星;司磊;許曉軍;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B27/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

1.產生矢量光束并實現焦場定制的方法，其特征在于，包括：

利用光纖激光陣列產生系統產生光纖激光陣列；

采集一小部分光纖激光陣列，用于活塞相位控制；對其余光纖激光陣列中的各子光束進行偏振調控，使其成為具有設定偏振分布的矢量光束；矢量光束呈徑向分布，具有N圈徑向排布的環形子陣列，環形子陣列的圈數越多，相干合成的矢量光束越接近理想的矢量光束，矢量光束中各子光束的束腰半徑為w₀，波長為λ，光束子口徑為R，第i圈環形子陣列的子光束個數為M_i，第i圈環形子陣列的子光束中心與矢量光束中心距離為r_i，第i圈環形子陣列中的相鄰子光束間的中心距離為d_i，矢量光束中每一個子光束的初始偏振方位角為矢量光束中各子光束的方位角為第i圈環形子陣列其第n個子光束的方位角；

矢量光束經高數值孔徑透鏡緊聚焦后發射，得到焦平面附近的矢量光束緊聚焦場分布，其中發射面矢量光束的初始場表達式為：

其中，為初始平面的柱坐標，E_r和分為初始場在r和方向上的分量，circ(·)表示對子光束的截斷，其半徑R內的值取1，半徑R外的值為0，δ＝w₀/R為子光束的截斷因子，δ越大，子光束截斷越多；

改變矢量光束中各子光束的初始偏振方位角或/和各子光束的方位角，就能改變焦平面附近的矢量光束緊聚焦場分布，實現矢量光束的焦場定制。

2.根據權利要求1所述的產生矢量光束并實現焦場定制的方法，其特征在于，還包括采集一小部分矢量光束進行觀測，檢驗矢量光束中的各子光束的偏振方向是否達到了設定偏振分布要求。

3.根據權利要求1或2所述的產生矢量光束并實現焦場定制的方法，其特征在于，矢量光束經高數值孔徑透鏡緊聚焦，z＝0處是緊聚焦的焦點位置，根據理查德-沃爾夫矢量衍射理論，得到焦平面附近的矢量光束緊聚焦場分布

式中，分別為極坐標系下焦點附近的徑向、切向和軸向光場分量，為焦點附近的柱坐標，θ為瞳面上一點的會聚角，f為高數值孔徑透鏡的焦距；光瞳切趾函數為如下貝塞爾-高斯函數形式

其中，θ_max＝arcsin^-1(NA)為最大光束會聚角，NA為高數值孔徑透鏡的數值孔徑，NA0.7，β為高數值孔徑透鏡填充因子。